黄河下游虹吸淤灌工程 [复制链接]

第2版()
专栏：

　　黄河下游虹吸淤灌工程
　　曹瑞芝
“黄河下游虹吸淤灌工程”，比较普通灌溉工程稍微特殊一点，不妨先把题目略加解释：取一弯管来，一端插入高处水内一端置于低处地面，吸去管内空气，水自流出。此种作用叫做虹吸作用。利用此作用的管子叫做虹吸管，借着虹吸管引水的工程叫做虹吸工程。在黄河下游两岸引水有两种主要的用处。（一）淤淀沙咸地，（二）灌溉农田。所以把题目命为黄河下游虹吸淤灌工程。此项虹吸工程有其特殊之点，分四项说明：
一、黄河为世界大河流之一，流量甚大。最小二百二十秒公方，最大约二万九千秒公方，可称水源丰富。
二、黄河水内含泥沙之量甚多，此种泥水异常肥美，灌入田地，宜于作物之生长，可代肥料。
三、黄河下游自河南荥泽渡口至山东利津河口长七百余公里。此段流域除山东寿张耿家山有四十五公里山地外，其余地方即为驰名之大平原。土质多为黄壤宜于耕种。
四、黄河下游河槽，因历年淤淀，河床抬高，以致河内之水虽在冬季亦常高于堤内地面。通年由八公寸至三·五公尺利于引水。
五、黄河右岸流域河南境内贾鲁河，惠济河，山东境内小清河，左岸流域河南省卫河山东省马颊河徒骇河均可作泄水河道。
上述五种情形造成了广大的灌溉区域，实为世界上不可多得的天然资源。但数千年来黄河下游只受水患不见水利。每当黄河决口一次，生命财产损失无算，人称祸水，自古已然，于今为烈。所以当地居民只顾防害，何暇言利。
瑞芝于一九二八年在河南省政府充水利工程师。奉命查勘黄河，意在兴办黄河水利。在查勘的时候我就想到利用虹吸原理在黄河大堤上安装铁管子引水灌田或有可能。因无十分把握，就在河南花园口大堤上架设四英寸铁管，先作试验，这管子是依着大堤断面形式弯曲的，一端插入黄河，一端置于堤内地面，两端都附截水门，管峰之上安装漏斗。开管时先闭两端截水门，将水灌满后关闭漏斗，再同时开启两端截水门，依法试验果然黄水射出，流之不已。又在开封柳园口试验一次亦得同样结果。当地老百姓看见黄河未开大堤即可引水灌田，欢喜异常，都认为从今以后黄河之水可以浇地了，当时即计划在黄河南岸架设二十四英寸虹吸管八组业已请示核准拨款购置，旋以时局转变，遂行停止。
一九二九年瑞芝到山东建设厅充水利组技正，复继续进行此项工作。查勘至齐河县油坊赵庄，见黄河大堤之内筑有砌石闸门五孔。据当地人说，这是前清山东巡抚张曜建立的。目的在减水患兴水利，用意甚佳。但在将欲开堤引水的时候，群众起来拒绝动堤。环跪哀求，终未开成。于今该处闸门耸然排列，遗迹犹存。经此番调查，叫我看见了群众的心理认为黄河大堤是开不得的，开动大堤是最危险不过的。但具有科学知识的人，可不是这样看法，他们认为大堤之上开闸门建涵洞可能有方法使大堤不至出险。不过据我看来无论开闸门或建涵洞都不如安设虹吸管为最稳妥最适宜。兹述明理由如下：
（一）虹吸管进水部分，有活节装置，可上下移动。用以灌田，则提高管口吸取河面之水，用以淤水潭或卑湿咸卤之地，则降下管口吸取河底泥沙。闸门涵洞无此优点。
（二）虹吸管因为能吸取河面水的缘故，无论洪水枯水都可吸水灌田。若是涵洞或闸门枯水灌田与虹吸管无异但在洪水之际河底泥沙直入渠道淤淀甚烈殊不相宜，若设备引取河面之水，则水流过门跌落，损失水头甚巨，流量将大为减少。虹吸管有虹吸作用无此损失。
（三）虹吸管基础工程容易施工，闸门涵洞比较困难。
（四）虹吸管可装置船上沿河航行凡河水接近堤岸之处都可随时吸水淤灌，闸门涵洞为固定之建筑物不如虹吸管便利。
（五）涵洞或闸门引黄水灌溉其挡水之门易被淤塞，虹吸管无此顾虑。
从上列各项比较观察就看到安设虹吸管是黄河大堤上最好的引水方法，所以我在山东的时候深信虹吸必要成功，极力主张扩大安装以广灌溉，但一般人仍在怀疑，所以屡次计划建议省府屡次被驳，经过了多少波折直到一九三四年才在历城王家梨行及青城县马闸子各安装二十一英寸虹吸管一组，试验结果成效很大，曾记得马闸子一次洪水即将堤内低洼咸卤之地淤成良田六百亩，翌年种豆收获甚多。当时引起政府注意，遂在东阿魏家山安设三十六英寸虹吸管两组，每组吸水量三秒公方共可灌田十七万亩。原计划淤地之后并可使水泄入北运河接济航运。吸水站完工后试验吸水结果良好，山东省政府认为虹吸业已成功并拨款四十万元举办利津附近虹吸淤灌工程。当时又曾设计一虹吸船，系将虹吸管进水部分装置船上放入河中，其余各节管子可随时装卸于大堤之上，沿堤航行，以淤灌堤内之地。合同已订，未及兴工，七七事变爆发，遂行停止。冀鲁豫三省政府在事变以前，成立冀豫鲁虹吸工程勘查团，每省派工程师二人，瑞芝任团长，勘查完竣，正在收集资料，拟具报告，亦以事变告终。这些资料现存山东水利局李象震处，将来勘查虹吸工程可作参考。当山东王家梨行虹吸管成功之后，河南省政府在开封黑岗口将前计划之二十四英寸虹吸管安装四组，其效果尤著，黑岗口大水潭为黄河上著名的险工地点之一，现在业已淤平。开封城内饮水问题亦同时解决。惠济河两岸亦有水源可资灌溉。
抗战胜利以后，一九四七年三月花园口堵口工程完成，黄泛区内，水过沙留，赤地千里，寸草不生。河南省政府建设厅，复兴黄泛区计划中，决定在花园口大堤之上安装虹吸管，引水淤灌，并济航运，瑞芝受该厅之托，从事设计。经数月之勘测设计，拟就黄泛区引水工程及虹吸汲水工程设计书图各一册。该项设计有两个特殊之点：
（一）在花园口堵口上游附近安装五十八英寸虹吸管二十四组，出水量八十秒公方，用四十秒公方淤灌田地，四十秒公方接济航运。
（二）利用入运之跌水发电一千开维爱（Ｋ.Ｖ.Ａ），并在上游左岸高地处建设虹吸汲水站利用电力灌溉高田十万市亩。
第一项工程为目下黄河上最大之虹吸工程，引出水量可灌农田一百六十万市亩。第二项工程，证明虹吸引出之水可以发电，供给咸地、排水高地灌溉及农村工业之动力。在河南水头仅二公尺效用不算甚大，若在山东将虹吸引出之水再引至小清河，水头可能在四公尺以上，更可加倍的开发动力。
在过去二十一年中曾经多次失败，却在这失败中得到经验不少，略述七种如下：
（一）虹吸地点——一九二八年河南开封柳园口曾设吸水站安装离心吸水机三部。安装的时候，河水紧接吸水站，一九三一年，河身北移约二里，吸水站欲吸水还得开挖二里引水渠。年年挑淤不胜其烦，所以选择虹吸地点一定要选在河水永不离岸的地方。
（二）进水口——河南虹吸管进水口为直管且吸取河面之水含沙甚多。山东则为喇叭式进水口，口门平盖。水由周围平行进入沙量较少。
（三）活节——河南初次安装的二十四英寸虹吸管，没有活节设备，虹吸管进水口常常淤入河内不能引水。后由山东介绍陆大铁工厂成为活节才可应用。
（四）空气室—虹吸管峰上的空气室，是非常容易透气的。王家梨行安装之空气室，玻璃管在外面装置，动不动就透气，丧失了空气室的作用。魏家山吸水站空气室将玻璃装于室壁上，比较好些。
（五）淤田渠进水门—王家梨行在引水池傍边建立的淤田渠道，闸门常常淤塞，启门时大感困难，到如今还没有想下比较省钱的完善办法。
（六）高渠——王家梨行高渠系用沙土筑成，初次引水崩溃数处。屡经修筑夯实逐渐放水挂淤，方才稳固。
（七）淤田方法——理想上淤田方法是先将田地分块筑围堰，围堰筑好放浑水澄清之后，再将清水排去，但在王家梨行淤田情形大不相同，乃是先将围堰分块打好。在对角地点开进水泄水门。然后放浑水入地让其自由流行，淤成之地与水面相同，流水之槽自然成为淤田渠。
此外还有一大失败就是过去在黄河沿岸安设虹吸管仅仅做成虹吸管，引水池和干渠，其他支渠闸门等都没有做。一直到今天已二十年了据说还是原样未曾扩大实施灌溉。这件事证明了两个错误。（一）是我自己在过去多注意到虹吸管本身之完成甚少注意到虹吸管整个的水利事业。（二）在过去政府与老百姓脱节，老百姓根本就没有家喻户晓的了解了虹吸工程。我们要在人民政府领导之下大大的纠正过去的错误。
我在山东的时候曾根据黄河流量，水位堤内地形以及各泄水河道之容量等情形研究虹吸灌溉面积，假设洪水时期不吸水估计黄河下游两岸可能灌溉二千二百四十万市亩。以二千万市亩说，需要安装四十八英寸虹吸管三百组，每组可灌田七万市亩依目下物价估计，每亩水田建设费折合小米一百至一百四十市斤，二千万市亩水田建设费，共需小米二十至二十八亿市斤。而每年农产收入可达二十亿市斤。将来各泄水河道扩大疏浚以后，在洪水时期还可增加灌溉面积一千至二千万市亩。成功之后，每年收入折合小米三十至四十亿市斤。每年拿出十亿市斤举办其他水利工程其利无穷。这是一件很大的水利事业。
在过去二十一年中曾写为了关于虹吸管的几种著作。
一、河南省水利规划　一九二九年出版
二、山东黄河沿岸虹吸淤田工程计划　一九三四年出版
三、虹吸管之水力情形及流量之计算　工程十期
四、继续兴办豫冀鲁三省黄河沿岸虹吸淤灌工程之建议
五、发展黄河沿岸虹吸水力工业之建议
六、黄泛区引水工程设计书　附设计图
七、虹吸汲水站工程设计书　附设计图这些著作都是很浮浅的，我愿意摆在诸位特别是中外水利专家面前，希望大家多加批评予以纠正。
总之，经二十余年的研究与实验深知黄河下游数千年来未曾解决的灌溉问题，虹吸管能把他解决了。如前所述虹吸管构造简单又经济又稳妥。每组虹吸管可单独成一工程，钱多多办，钱少少办。虹吸船沿河引水淤灌十分便利，比较涵洞闸门条件优良。希望政府一面组织专门机构，从事查勘，测量，设计，施工等工作，一面广事宣传，发动民众，群策群力，有计划，有步骤的扩大按装虹吸管，我相信在人民政府领导之下，五年之内，不难完成黄河下游两千万亩水田计划；这样，我国经济建设的前途当大有可观。